基本情報技術者の参考書を読んでいたら、コンピュータの「メモリの分類」という章がとても面白かった。
情報系の業界に飛び込んだが、学生の頃は機械科だったし、そもそもパソコンオタクなのでハードウェアに関してはしっかり理解しておきたい。
コンピュータの記憶装置の種類と分類についてまとめていく。
#これまでの認識
勉強前の私の認識は以下の通り、所々間違っています。
主にパソコンを組むために調べたり友人に聞いたりして得た情報です。
###知ってる記憶装置
- RAM : いわゆるメモリ、マザボに刺すやつ
- ROM : SSDとHDDのこと
- フラッシュメディア系 : USBメモリ、SDカードとか
- 光学ディスク系 : CD、DVD、BDとか
###分類
- 揮発するやつ : RAM
- 揮発しないやつ : SSD、フラッシュメディア
- レーザーで物理的に記録 : 光学ディスク系
- 磁気で記録 : HDD
正直この認識で自作PCには困らなかったが、知識として間違っている部分、足りない部分があった。
#間違っていた点
まず大きく間違っていたのは、HDDはROMではないこと。
SSDはROMの一種（フラッシュメモリ）だということ。
記憶装置には他にもレジスタ、キャッシュが存在すること。
#記憶装置の分類
- 半導体メモリ（RAMとROM）
- 磁気で記録
- 光学で記録
###- RAM
電源を切ると内容が揮発する、揮発性のメモリ。
DRAMとSRAMがある、マザボに刺すいわゆる「メモリ」はDRAMのこと。
SRAMはキャッシュメモリに使われる。
###- ROM
電源を切っても中身が揮発しない、不揮発性のメモリ。
読み出し専用のマスクROM、書き換え可能なPROMがある。
PROMはさらにいくつかに分類できる、後述する。
###- 磁気、光学で記録
磁気で記録するのはHDDなど。（フロッピー？聞いたことないですね）
磁気ヘッドなど、可動部品が多い。
光学的に記録するのはCD、DVD、BDなどディスク系。
レーザーで読み取りを行う。
##RAM
DRAMとSRAMがある。
###DRAM
主記憶装置に使われる、マザボにさすメモリ。
SRAMより低速だが大容量で安価。
記録内容を保つためにリフレッシュ動作が必要。
###SRAM
キャッシュメモリに使われる。（キャッシュは後述）
DRAMに比べ高速だが小容量で高価。
リフレッシュ動作は必要ない。
##ROM
マスクROMとPROMがある。
###マスクROM
読み出し専用、普通「ROM」といえばこれ。
製造時にデータを書き込み、それ以降書き換えはしない。
###PROM
PROMは書き換え可能。
- 紫外線でデータを消去して書き換えれるEPROM
- 電圧の印加で消去、書き換え可能なEEPROM
- フラッシュメモリはEEPROMの一種
SSDはフラッシュメモリに分類され、他にもUSBメモリ、SDカードなどがある。
#レジスタ、キャッシュとは
キャッシュには、キャッシュメモリとディスクキャッシュがある。
レジスタとキャッシュメモリはCPUに内蔵された保存領域。
###レジスタ
CPUに内蔵されている。
命令自体の記録、処理に必要なデータを記憶したりする。
コンピュータの記憶装置の中で最も高速で高価、容量も少ない。
###キャッシュメモリ
CPUに内蔵されている、レジスタより大容量だが速度は劣る。
レジスタとメモリの間でそれぞれの速度差を吸収する。
レジスタより遅いがDRAM（メモリ）より速い、SRAMが使われる。
###ディスクキャッシュ
HDDに内蔵される、DRAMとHDDの間で速度差の吸収を行う。
SSDはメモリとの速度差が少ないため、必要ない。
#記憶階層
コンピュータの記憶装置は、階層構造で組み合わさり機能している。
演算装置に近いものから、
- CPU内のレジスタ
- CPU内のキャッシュメモリ
- 主記憶装置＝メモリ（DRAM）
- ディスクキャッシュとHDD or SSD
となる。
１の方が高速、小容量で高価。